摘要：在水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)中，常常要求中心站和各路終端共享遙測數(shù)據(jù)，為此使用了TI公司的4通道異步收發(fā)器集成芯片TL16C554對AT89S8252進(jìn)行串口擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)中心站和各終端的多路數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。

關(guān)鍵詞：中心站 多路數(shù)據(jù) TL16C554 異步串行通信

1 引 言

水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)一般由中心站、中繼站和遙測站組成。水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的中心站用來接收遙測站（或經(jīng)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)）的數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)、存儲(chǔ)和處理，通過數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)防汛調(diào)度需求。其中中心站一般由接收天線、饋線、避雷器、無線接收機(jī)（電臺(tái)）、解碼器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（或PC）組成。

為了滿足水情、城市防洪計(jì)算機(jī)監(jiān)控等遙測遙控系統(tǒng)中心站的數(shù)據(jù)交換的需要，常常要求幾個(gè)終端共享遙測數(shù)據(jù)，即要求把中心站獲取的數(shù)據(jù)資料通過無線或有線信道，傳送到各個(gè)共享數(shù)據(jù)的終端，而各個(gè)終端也可以與中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為常用的是采用異步串行通信方式，實(shí)現(xiàn)中心站與各終端的多路數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 TL16C554

在異步串行通信中，一般都要求設(shè)備的串行口要符合RS-232、RS-485等串行通信標(biāo)準(zhǔn)，并按該標(biāo)準(zhǔn)定義的信號進(jìn)行信息控制和數(shù)據(jù)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的集成電路通常稱為UART，即通用異步接收器/發(fā)送器。利用At89s8252構(gòu)成主從式多機(jī)串行通信系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，主機(jī)At89s8252一方面要和從機(jī)通訊，另一方面還要和終端機(jī)通訊，此時(shí)便有必要進(jìn)行串口擴(kuò)展，同時(shí)多臺(tái)從機(jī)有可能同時(shí)與主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，此時(shí)采用4通道異步收發(fā)器TL16C554顯然是一種較好的選擇。

TL16C554是TI公司生產(chǎn)的4通道異步收發(fā)器集成芯片，它的每個(gè)通道能從外圍設(shè)備或MODEM接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)串-并轉(zhuǎn)換；同時(shí)它也可從CPU端接受數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)并-串轉(zhuǎn)換。在FIFO模式下，傳輸和接收前將數(shù)據(jù)緩沖為16字節(jié)數(shù)據(jù)包，減少了CPU的中斷數(shù)量。內(nèi)部包含4片改良的16C550異步傳輸器件，使得串行I/O更加可靠，每個(gè)信道可實(shí)現(xiàn)串行和并行兩種連接方式的轉(zhuǎn)換，每個(gè)信道的狀態(tài)可以通過CPU的操作讀取，可以獲取操作情況或任何的錯(cuò)誤狀態(tài)。三態(tài)輸出為雙向數(shù)據(jù)總線和控制總線提供TTL驅(qū)動(dòng)能力、優(yōu)先級中斷系統(tǒng)控制、可編程的串行接口特性。

TL16C554的主要特點(diǎn)如下：(1)由4個(gè)帶有邏輯控制的TL16C550異步通信單元組成；(2)可達(dá)1 Mbps的波特率,具有可編程的波特率發(fā)生器,便于靈活選擇數(shù)據(jù)收發(fā)頻率；(3)具有16字節(jié)的收發(fā)FIFO 緩沖器；(4)具有可獨(dú)立控制的發(fā)送、接收、線路狀態(tài)和MODEM 狀態(tài)中斷；(5)具有全雙工的接收發(fā)送線路,可獨(dú)立進(jìn)行接收發(fā)送控制；(6)全面的線路狀態(tài)功能；(7)充分分級的中斷系統(tǒng)控制；(8)三態(tài)TTL電平輸出。

TL16C554有68引腳PLCC和80引腳TQFP兩種封裝形式，各個(gè)引腳的功能為：A0～A2為片內(nèi)寄存器的選擇信號端；D0～D7為雙向8位數(shù)據(jù)線；IOR為讀選通端（低電平有效）；IOW為寫選通端（低電平有效）；INTA～I(xiàn)NTD為中斷A、B、C、D（高電平有效）；CSA～CSD為片選A、B、C、D（低電平有效）；XTAL1、XTAL2為外部時(shí)鐘端，該兩腳可接晶振或外部時(shí)鐘信號；RXA～RXD為串行輸入A、B、C、D端；TXA～TXD為串行輸出A、B、C、D端；RXRDY為接收準(zhǔn)備好信號端（低電平有效）；TXRDY為發(fā)送準(zhǔn)備好信號端（低電平有效）。

2.2 系統(tǒng)框圖

利用TL16C554實(shí)現(xiàn)中心站與各終端之間多路數(shù)據(jù)接收的系統(tǒng)框圖如所示,數(shù)據(jù)采集器將采集到的水文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)里，這里的主控MCU使用的是ATMEL公司的AT89S8252。主控MCU要完成的工作是將收集到的水文信息存儲(chǔ)到本地計(jì)算機(jī)，同時(shí)通過TL16C554的4個(gè)異步串行口向各個(gè)電臺(tái)發(fā)送，另外也可以通Internet向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送。四個(gè)電臺(tái)也能通過四個(gè)Modem向本地PC發(fā)送信息。
2.3 硬件電路圖

下面介紹一下中心站多路數(shù)據(jù)接收的硬件電路圖。中，TL16C554的數(shù)據(jù)線D0～D7直接與AT89S8252的P0口相連；TL16C554的片內(nèi)寄存器選擇線A2～A0經(jīng)過地址鎖存器74HC373接AT89S8252的低位地址P0.2～P0.0，此時(shí)AT89S8252對TL16C554片內(nèi)寄存器的讀寫操作同對外部RAM讀寫一樣。TL16C554 的片選CSA～CSD 分別接P1.0～P1.3，這樣可以通過對P1.0～P1.3的清零來選通通道A～D。TL16C554 的中斷線INTA～I(xiàn)NTD 分與AT89S8252的P1.4～P1.7相連，并經(jīng)過一個(gè)四輸入或非門接AT89S8252的INT0。這樣當(dāng)多個(gè)串口同時(shí)使用時(shí)，任一個(gè)指定通信事件的出現(xiàn)都將使UART產(chǎn)生通信中斷，并觸發(fā)外部INT0中斷。在中斷服務(wù)子程序中，通過對P1.4～P1.7的檢測來確定中斷到底來自于哪個(gè)口，并完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。TL16C554的IOR、IOW和RESET直接與AT89S8252的RD、WR和RESET相連，串行輸出口A通過調(diào)制解調(diào)器MC145442與電臺(tái)J1相連，由于B、C、D口與電臺(tái)連接方式雷同，故省略未畫出。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要部分就是TL16C554 的初始化。系統(tǒng)上電后,應(yīng)分別初始化要使用的每一個(gè)通道,并對其內(nèi)部13個(gè)寄存器的讀寫、波特率、數(shù)據(jù)幀格式以及FIFO 控制等進(jìn)行設(shè)置。下面是TL16C554 的初始化程序:

ini16554 :

mov dptr , # 0fffbh ;指向線性控制寄存器

mov a , # 80h

movx @dptr ,a

anl dpl , # 0f8h

mov a , # 0ch

movx @dptr ,a ;送波特率常數(shù)9600

inc dpl

clr a

movx dptr ,a ;送波特率常數(shù)高位00

inc dpl

inc dpl

mov dptr , # 0fffbh

mov a , # 03h ;設(shè)置數(shù)據(jù)幀格式,數(shù)據(jù)位8 位,1個(gè)停止位

movx @dptr ,a

inc dpl ;modem 控制器bit3 控制中斷

mov a , # 02bh

movx @dptr ,a anl dpl , # 0f8h

orl dpl , # 02h

mov a , # 083h

movx @dptr ,a ;接收FIFO 有效, 8個(gè)字節(jié)中斷

anl dpl , # 0f8h

orl dpl , # 01h ; IER 中斷允許控制器

mov a , # 001h

movx @dptr ,a ;接收緩沖區(qū)有數(shù)中斷

4 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)表明，上述軟硬件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)四路串行信號的可靠及時(shí)異步收發(fā)服務(wù)。而且利用TL16C554及AT89S8252構(gòu)成的串口擴(kuò)展系統(tǒng)，硬件接口簡單，使用經(jīng)濟(jì)，并且數(shù)據(jù)傳輸距離可遠(yuǎn)可近。這種主從式多機(jī)串行通信系統(tǒng)已被應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中，該電路穩(wěn)定可靠，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

[1]. TL16C554 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/TL16C554_650869.html.
[2]. AT89S8252 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/AT89S8252_970874.html.
[3]. RS-232 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/RS-232_584855.html.
[4]. RS-485 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/RS-485_584821.html.
[5]. TTL datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/TTL_1174409.html.
[6]. TL16C550 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/TL16C550_650881.html.
[7]. TQFP datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/TQFP_1528902.html.
[8]. 74HC373 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/74HC373_1811672.html.
[9]. MC145442 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/MC145442_2414106.html.